第一章第二节种群数量的变化课件-2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修2

该高中生物学课件聚焦种群数量变化，涵盖“J”形、“S”形增长及环境容纳量等核心知识。以细菌分裂计算导入，通过推导公式、绘制曲线建构数学模型，结合野兔入侵等实例分析，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过模型建构（如“Nt=N0λt”推导）、高斯实验分析培养逻辑能力，酵母菌计数实验强化操作与数据处理。对比两种曲线条件及K值，渗透生态观，助力学生提升科学探究能力，为教师提供丰富实例与实验指导。

1.2 种群数量的变化（第1课时） 问题探讨 讨论 1.填写下表：计算1个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。 我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂繁殖一代。 时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 256 512 讨论 2.1个细菌第n代细菌数量(Nn)的计算公式是？ Nn=1 2n × 时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 256 512 3.初始数量为N0个细菌第n代细菌数量(Nn)的计算公式是？ Nn=N0 2n × 问题探讨 时间/min 细菌数量 /个 4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。 Nn=2n 数学公式 曲线图 直观，但不够精确。 精确，但不够直观。 数学公式和曲线图是比较常见的数学模型表现形式。 一、建构种群增长模型的方法 通过进一步实验或观察等，对模型进行_____或_____ 根据实验数据，用适当的_____形式对事物的性质进行_____ 提出合理的_____ 研究实例 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 资源和生存空间无限多，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 Nn代表繁殖n代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n代表繁殖代数 Nn=2n 研究方法 观察现象，提出_____ 问题 假设 数学 检验 修正 表达 （模型建构法） 1 分析自然界种群增长的实例 资料1：1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。 资料2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图所示。 1 分析自然界种群增长的实例 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 1.这两个资料中种群增长有什么共同点? 2.种群出现这种增长的原因是什么？ 种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。 食物充足，缺少天敌等 不能，因资源和空间是有限的 讨论: 2 二、种群增长的“J”形曲线 时间（t） 种群数量 自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。 当堂演练 时间（t） N0 种群数量Nt Nt=N0 λt t： Nt ： λ ： ①当入=1时，种群数量如何变化? ②当入>1时，种群数量如何变化? ③当入<1时,种群数量如何变化? ④当入>1时，种群一定呈“J”形增长吗? 种群数量不变(相对稳定) 种群数量增长 种群数量下降 不一定;只有入>1且为定值时，种群增长才为“J”形增长 N0 ： 为起始数量； 为时间； 表示t年后该种群的数量； 表示该种群数量是前一年种群数量的倍数 二、种群的“J”型增长 红山教育 高中生物名师工作室 当堂演练 2.模型假设： ①理想条件 食物和空间条件充裕 气候适宜 没有天敌和其他竞争物种等 ②增长特点： 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍 3.建立模型： t年后种群的数量为: Nt=N0λt 一年后种群的数量为: N1=N0λ1 二年后种群的数量为: N2=N1·λ= N0λ2 时间（t） N0 种群数量Nt 二、种群的“J”型增长 红山教育 高中生物名师工作室 2 1-4年，种群数量呈_____形增长 4-5年，种群数量__________ 5-9年，种群数量__________ 9-10年，种群数量_______ 10-11年，种群数量________ 11-13年，种群数量____________________________ 前9年，种群数量第_______年最高 9-13年，种群数量第______年最低 “J” 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 【现学现用】据图说出种群数量如何变化 (1)实验室条件下； (2)一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时(外来入侵物种)。 福寿螺 (原产中美洲的热带和亚热带地区) 紫茎泽兰 (原产美洲的墨西哥) 水葫芦 (原产于南美) 2.4 种群”J”形增长的实例 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 不会 3 种群的“S”形增长 3.1实例证明：生态学家高斯的实验 大草履虫种群的增长曲线 时间/d 种群数量/个 K=375 在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快；第五天以后基本维持在375个左右。 3 种群的“S”形增长 3.2“S”形增长的概念： 种群经过一定时间的 后，数量趋于 ，增长曲线呈“ ”形。 S 稳定 增长 3.3模型假设: (1)条件： 一般自然种群的增长 ①资源和空间有限 ②种内竞争加剧 ③存在天敌 ④其他竞争的物种。 时间/d 种群数量/个 K=375 2.建立模型: 一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。 三、种群的“S”形增长 3.曲线图分析: ab段: bc段: cd段: de段: 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢； 资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速； 资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧， 出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓； 出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。 当堂演练 A B C 0 出生率大于死亡率 0C段(不包括C): B点: C点: 出生率大于死亡率 出生率等于死亡率，种群数量趋于稳定，种群数量达到环境容纳量(即K值)。 种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。 K/2 在K/2之前，种群增长是快还是慢？之后呢？什么时候最快？什么时候最慢？ t1为K/2，增长速率最快 t2为K，增长速率最慢 3 【方法规律】K值的四种表示方法 K值 K值 K/2 K值 K/2 K值 K/2 3 种群的“S”形增长 在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在 附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过 调节使种群数量回到K值。 同一种群的K值是不是固定不变的呢？ 同一种生物的K值不是固定不变的，K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值变化是____；当环境条件状况改善时，K值会____。 下降 上升 负反馈 K值 3 K值是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;种群所达到的最大值会超过K值,但这个值存在的时间很短,因为环境已遭到破坏。 【问题探究】K 值 （是/不是）种群数量的最大值 不是 请据图分析：该种群的K 值为 。 K2 K值并不是种群数量的最大值 J型曲线 S型曲线 条件 有无K值 曲线 比较种群增长两种曲线的联系与区别 J型曲线 S型曲线 条件 有无K值 曲线 环境资源无限 环境资源有限 无，持续保持增长 有K值 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候不适 寄生虫 传染病等 3 种群的“S”形增长 3.5“J”形曲线与“S”形增长曲线的联系： (1)图中阴影部分表示什么？ (2)环境阻力如何用自然选择学说内容解释？ (3)“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？ 环境阻力。 生存斗争中被淘汰的个体数。 不等同，已经存在环境阻力。 (1)处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等就是种群数量爆发增长的结果。 1.在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。 2.对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。 某地区东亚飞蝗种群数量的波动 4.种群数量的波动 (2)当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。 (3)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。 捕鲸现场 北极熊栖息地遭到破坏 4.种群数量的波动 当堂演练 一、概念检测 1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。 （1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ） （2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ） （3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ） × × × 当堂演练 2. 对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ） A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的 B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的 C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变 D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的 B 当堂演练 （2021·广东高考真题）图示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量（K值）时，其对应的种群数量是（ ） A．a B．b C．c D．d B 培养液中酵母菌种群数量的变化 实验: 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 一.实验原理: 二.提出问题: 培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的? 三.作出假设: 在环境资源有限的条件下,酵母菌的数量变化随时间呈“S”形增长曲线 在理想的条件下,酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。 随着时间推移，由于营养物质的______、有害代谢产物的______、pH的_________，酵母菌数量呈_________形增长。 消耗 积累 改变 S 四. 材料用具: 血细胞计数板 正面图 侧面图 计数室 滴液处 六. 计数工具——血细胞计数板及计算 五. 显微镜计数操作步骤: 1.将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上； 酵母菌的计数方法: 抽样检测法 2.用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数室内； 3.待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央 4.计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计试管中酵母菌总数。 【检测】将样液稀释100倍，采用血球计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数，观察到的计数室中细胞分布见图3，则培养液中藻细胞的密度是________个/ mL。 1×108 5 4 3 4 4 1 mL培养液中细胞个数＝(A/5)×25×104 ×稀释倍数 (注:5个中方格中总菌数为A) 1 mL培养液中细胞个数＝(20/5)×25×104×100 =1×108 （2）从试管中吸出培养液进行计数之前,建议你将试管轻轻振荡几次这是为什么？ 使培养液中酵母菌分布均匀,以减少误差 （3）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施 稀释适当倍数 （4）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数? 只计相邻两边及其顶角上的酵母菌, 一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则 （5）本实验需要设置对照吗? 不需要对照, 在时间上形成前后自身对照 （6）需要做重复实验吗? 需要重复实验,对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高实验数据的准确性; （7）怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 死亡细胞多集结成团； 可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色） 第 1 天 第 4 天 第 6 天 第 7 天 死亡 连续观察7天，分布记录下这7天的数值。 七.分析结果，得出结论 实验结论: 在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长； 种群的增长速率是: 先增加后减少，在K/2时增长速率最大。 影响酵母菌种群数量增长的因素: 受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。 ★酵母菌增长曲线图 若持续保持培养，酵母菌种群数量将会下降，因为营养物质减少、代谢废物增多、空间有限、pH降低等； 八. 注意事项 （1）取样时间需一致，且应做到随机取样 （2）抽取样液之前，需要振荡，使酵母菌均匀分布. （3）血细胞计数板使用完毕后，用水冲洗干净或浸泡在酒精溶液中，切勿用硬物洗刷或抹擦，以免损坏网格刻度 Lavf58.51.100 Lavf55.19.104 $